ПЛУНЖЕРНЫЙ НАСОС СВЕРХВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК F04B53/00 

Изобретение относится к плунжерному насосу сверхвысокого давления.

Известен плунжерный насос сверхвысокого давления, содержащий корпус и головку, в которой соосно по отношению к оси цилиндра расположены всасывающий и нагнетательный клапаны, установленный в цилиндре на втулке плавающего типа плунжер с образованием рабочей камеры, со стороны торцевой поверхности которого плавающая втулка и цилиндр оперты на вставку, имеющую кольцевой фланец и центральный канал, при этом одна из сторон вставки сопряжена с поверхностью седла всасывающего пластинчатого клапана, выполненного в виде кольца, корпус которого нагружен пружиной и оперт на поверхность седла клапана.

Такая конструкция применяется при рабочих давлениях, приблизительно 1000 бар. При более высоком давлении сила, действующая на торцевую поверхность скользящей втулки, становится настолько большой, что она преодолевает силу сцепления между скользящей втулкой и втулкой, и они смещаются относительно друг друга, что приводит к неисправностям.

Кроме того, между скользящей втулкой и втулкой может попасть прессовочная среда, так что скользящая втулка прижимается к плунжеру, что также приводит к нарушениям в работе.

Далее требуется высокое удельное давление между торцевым концом втулки и вставкой для того, чтобы вступило в действие металлическое уплотнение.

В основе изобретения лежит задача выполнения плунжерного насоса сверхвысокого давления названного вида таким образом, чтобы он при сверхвысоких рабочих давлениях, лежащих в диапазоне давлений 2000-4000 бар, работал в переходной зоне от втулки к вставке со сравнительно малой нагрузкой материала втулки и вставки.

Эта задача решается тем, что втулка плавающего типа расположена по всей длине цилиндра, при этом вторая сторона вставки оперта на торцевую поверхность цилиндра и втулки плавающего типа, а в центральном канале вставки и рабочей камере насоса установлена уплотнительная втулка, перекрывающая стыковой зазор между вставкой и втулкой плавающего типа. Кроме того, центральный канал во вставке выполнен ступенчатым, а поверхность сопряжения большего и меньшего диаметров канала - конической, при этом уплотнительная втулка установлена в ступени большего диаметра и имеет конические торцевые поверхности, одна из которых, обращенная к вставке, оперта на поверхность сопряжения большего и меньшего диаметра канала протекания. Плавающая втулка на конце, обращенном ко вставке, имеет участок поверхности с меньшим внутренним диаметром, при этом соотношение площадей в зоне соответствующих внутренних диаметров втулки 1:0,9. Головка насоса выполнена из двух частей, при этом поверхность сопряжения этих частей расположена под прямым углом к оси цилиндра. В части головки, обращенной к корпусу, выполнена опорная поверхность для кольцевого фланца вставки.

Всасывающие каналы выполнены в кольцевом фланце и имеют длину от опорной поверхности всасывающего клапана до нижней поверхности кольцевого фланца и сообщены с кольцевым каналом, образованным между частью вставки, опертой на цилиндр и втулку плавающего типа, и частью головки насоса, обращенной к корпусу. Кроме того, в части головки насоса, обращенной к корпусу, выполнен по меньшей мере один канал утечки, проходящий от опорной поверхности фланца вставки до камеры всасывания.

На фиг.1 изображен плунжерный насос сверхвысокого давления, продольный разрез; на фиг.2 - часть фиг.1 в увеличенном масштабе.

Плунжерный насос сверхвысокого давления состоит из корпуса 1 насоса, соединенной с корпусом насоса головки 2 насоса, расположенного соосно по отношению к оси цилиндра 3 всасывающего клапана 4 и нагнетательного клапана 5, а также установленной плавающим образом на плунжере 6 втулки 7, в цилиндрическом отверстии 8 которой расположена скользящая втулка 9. В этой скользящей втулке возвратно-поступательно перемещается плунжер 6.

Скользящая втулка 9 проходит по всей длине втулки 7. В зоне перемещения плунжера 6 скользящая втулка имеет внутренний диаметр D, тогда как внутренний диаметр скользящей втулки в зоне конца втулки, обращенного к головке насоса, составляет величину d.

Соотношение площадей соответствующих диаметров D и d составляет приблизительно 1-0,9. На переходе скользящей втулки от внутреннего диаметра D к внутреннему диаметру d получается гидравлически эффективная поверхность 10, на которую при ходе подачи оказывает воздействие рабочее давление нагнетательной среды, так что скользящая втулка 9 с достигнутым за счет этого усилием прижимается к стыковой поверхности 11 вставки 12. Эта стыковая поверхность 11 вместе с торцевой поверхностью 13 скользящей втулки 9 и торцевой поверхностью 14 втулки 7 ограничивает стык, который перекрывается уплотнительной втулкой 15, вставленной в канале протекания, ограниченной скользящей втулкой 9 и вставкой 12.

Уплотнительная втулка 15 имеет конически проходящие торцевые поверхности 16, 17. Часть уплотнительной втулки 15, входящая во вставку 12, принимается исходящей из стыковой поверхности 11 выемкой, конически сужающейся на удаленной от втулки 7 стороне до канала 19 протекания меньшего диаметра.

Для обеспечения функции уплотнительной втулки 15 углы во вставке 12 и уплотнительной втулке 15 выполнены таким образом, что в позиции 19 возникает первый кольцеобразный контакт между уплотнительной втулкой 15 и вставкой 12. Далее диаметры скользящей втулки 9 и уплотнительной втулки 15 выбраны такими, что в позиции 20 происходит кольцеообразное уплотнение.

Из фиг.1 следует, что головка 2 насоса состоит из частей 21 и 22, соединенных друг с другом за счет винтов 23 и с корпусом 1. Между частями 21 и 22 предусмотрена разделительная поверхность 24, проходящая под прямым углом к оси цилиндра 3. Часть 22 головки 2 насоса, обращенная к корпусу 1, имеет опорную поверхность 25 для кольцевого фланца 26 вставки 12. Вставка 12 снабжена всасывающими каналами 27, проходящими от опорной поверхности клапана 28 корпуса пластинчатого всасывающего клапана 29 до нижней ограничительной поверхности кольцевого фланца 26 и входящими в кольцевой канал 30, ограниченный вставкой 12 и обращенной к корпусу 1 частью 22 головки 2. От опорной поверхности 25 части 22 к камере 32 всасывания проходит по меньшей мере один канал 31 утечки.

При ходе всасывания плунжера 6 в цилиндрическом рабочем объеме насоса производится пониженное давление, так что нагнетательная среда из камеры 32 может течь через всасывающие каналы 27 при поднятом корпусе всасывающего клапана 29 в рабочий объем насоса. При ходе нагнетания корпус всасывающего клапана запирает под действием пружины всасывающие каналы 27. Нагнетательная среда течет через канал 18 к нагнетательному клапану 5, поднимает корпус клапана 33 с седла клапана и поступает в ведущий к потребителю канал 34.

Сущность изобретения: в головке соосно по отношению к оси цилиндра на втулке плавающего типа установлен плунжер с образованием рабочей камеры. Со стороны торцевой поверхности плунжера втулка и цилиндр оперты на вставку, имеющую кольцевой фланец и центральный канал. Одна сторона вставки сопряжена с поверхностью седла всасывающего пластинчатого клапана, выполненного в виде кольца, корпус к-рого нагружен пружиной и оперт на поверхность седла клапана. Втулка расположена по всей длине цилиндра. Вторая сторона вставки оперта на торцевую поверхность цилиндра и втулки. В центральном канале вставки и рабочей камере установлена уплотнительная втулка, перекрывающая стыковой зазор между вставкой и втулкой плавающего типа. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. ПЛУНЖЕРНЫЙ НАСОС СВЕРХВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ, содержащий корпус и головку, в которой соосно с осью цилиндра расположены всасывающий и нагнетательный клапаны, установленный в цилиндре на втулке плавающего типа с образованием рабочей камеры плунжер, со стороны торцевой поверхности которого плавающая втулка и цилиндр оперты на вставку, имеющую кольцевой фланец и центральный канал, при этом одна из сторон вставки сопряжена с поверхностью седла всасывающего пластинчатого клапана, выполненного в виде кольца, корпус которого нагружен пружиной и оперт на поверхность седла клапана, отличающийся тем, что втулка плавающего типа расположена по всей длине цилиндра, при этом вторая сторона вставки оперта на торцевую поверхность цилиндра и втулки плавающего типа, а в центральном канале вставки и рабочей камере насоса установлена уплотнительная втулка, перекрывающая стыковой зазор между вставкой и втулкой плавающего типа. 2. Насос по п.1, отличающийся тем, что центральный канал во вставке выполнен ступенчатым, а поверхность сопряжения большего и меньшего диаметров канала - конической, при этом уплотнительная втулка установлена в ступени большого диаметра и имеет конические торцевые поверхности, одна из которых, обращенная к вставке, оперта на поверхность сопряжения большего и меньшего диаметров канала протекания. 3. Насос по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что плавающая втулка на конце, обращенном к вставке, имеет участок поверхности с меньшим внутренним диаметром, при этом соотношение площадей в зоне соответствующих внутренних диаметров втулки составляет 1 : 0,9. 4. Насос по одному из пп. 1 - 3, отличающийся тем, что головка выполнена из двух частей, при этом поверхность сопряжения этих частей расположена под прямым углом к оси цилиндра. 5. Насос по п. 1, отличающийся тем, что в части головки, обращенной к корпусу, выполнена опорная поверхность для кольцевого фланца вставки. 6. Насос по п.5, отличающийся тем, что всасывающие каналы выполнены в кольцевом фланце длиной от опорной поверхности всасывающего клапана до нижней поверхности кольцевого фланца и сообщены с кольцевым каналом, образованным между частью вставки, опертой на цилиндр и втулку плавающего типа, и частью головки насоса, обращенной к корпусу. 7. Насос по п. 5, отличающийся тем, что в части головки насоса, обращенной к корпусу, выполнен по меньшей мере один канал утечки, проходящей от опорной поверхности фланца вставки до камеры всасывания.